模擬: 對于采用雙向自動(dòng)檢測IC TXB0104在電平轉換端口傳輸中組態(tài)的分析

Abstract

TXB0104是應用在A(yíng)M3352（Sitara MCU/MPU等）和EMMC (嵌入式多媒體存儲卡)芯片之間通信的雙向自動(dòng)檢測電平轉換芯片。當系統的軟件資源配置不足，需要電平轉換芯片自己識別信號傳輸方向的時(shí)候，需要注意外部硬件設計，不然可能會(huì )出現掛載時(shí)好時(shí)壞的失效情況。

問(wèn)題背景：

EMMC與AM3352掛載失敗，定位為TXB0104工作異常。實(shí)測中發(fā)現如圖中線(xiàn)路所示：

1.只有D0通道無(wú)信號，因為將D0數據線(xiàn)由主芯片（AM3352）側飛線(xiàn)到EMMC，D0開(kāi)始傳輸數據信號，eMMC掛載正常（該情況下在A(yíng)M3352側也能測到D1/2/3的數據波形）；

2.將D0飛線(xiàn)跨過(guò)該轉換芯片，同時(shí)斷開(kāi)D2（在轉換芯片與eMMC之間），掛載失??；——綜合1、2，說(shuō)明D2在掛載的時(shí)候需要使用到，同時(shí)在雙向電平轉換芯片中D2通道正常；

3.將D0和D2數據線(xiàn)在U7中對應的電平轉換通道中交叉焊接，測試D0無(wú)信號（D0無(wú)信號的時(shí)候D1/2/3也無(wú)波形），eMMC掛載失??；

4.將D0飛線(xiàn)跨過(guò)該轉換芯片，同時(shí)將D2數據線(xiàn)連接U7的D0通道，可以正常掛載上；——雙向電平轉換芯片中D0通道正常，但連接上D0數據后異常；

圖1.異常板子的電路圖

掛載時(shí)好時(shí)壞的板子分別在正常時(shí)、異常時(shí)的D0信號波形如下

圖2.正常（上）和異常（下）掛載的板子傳輸信號D0通道波形

問(wèn)題聚焦：

檢查線(xiàn)路圖后發(fā)現, OE上拉到3.3VCCB。規格書(shū)明確指出，針對在上電過(guò)程中，OE在電源穩定之前必須保持低電平。

圖3.規格書(shū)中聲明OE的上電時(shí)序

現同時(shí)通過(guò)原始電阻分壓采樣VCCB上電時(shí)序和OE的管腳波形，發(fā)現OE與VCCB同時(shí)上電。

圖4. 原始電阻分壓時(shí)序展開(kāi)：OE與VCCB同時(shí)上電

VOLB識別低電平的狀態(tài)在3.3V供電狀態(tài)最高為0.4V，因此要延長(cháng)VOE保持低電平的時(shí)間，讓IC保證識別到低電平狀態(tài)。

圖5.高低電平閾值比較

整改方案：

為了能保證OE在上電期間保持足夠的低電平，建議將R24電阻替換成1uF的電容。利用電容替代電阻的方法可以適當增加RC時(shí)間常數來(lái)穩定OE保持低電平的時(shí)間。

圖6.原始電路基礎上的整改方案

重新通過(guò)原始電阻分壓采樣VCCB上電時(shí)序和OE的管腳波形，發(fā)現換成1uF電容電壓時(shí)序展開(kāi)（t=1/RC），在VCCB穩定后OE保持低電平(＜0.35VCCB)的時(shí)間約為320us，掛載異常不再復現。

圖7.enable建議時(shí)間

圖8.VCC與OE爬升時(shí)間拉長(cháng)

分析總結：

經(jīng)過(guò)測試分析，延長(cháng)OE的低電平時(shí)間可以有效地避免MCU和EMMC芯片握手失敗。

這種導致芯片傳輸掛機失敗的原因是由于TXB0104在上電期間的傳輸口是不定態(tài)所致。

如果TXB0104的OE腳沒(méi)被拉低，則在上電期間傳輸口A(yíng),B會(huì )處于不定態(tài)（低電平，高電平或高阻態(tài)），此時(shí)要求和傳輸口A(yíng)，B相連的EMMC和MCU相應I/O口此刻應保持確定的高阻態(tài)，以確保上電期間EMMC和MCU的I/O口不會(huì )被短路。 如果TXB0104的OE腳在上電期間被拉低（將對地電阻換成電容），則傳輸口A(yíng),B是處于確定的高阻態(tài)，對相連的EMMC和MCU的I/O沒(méi)有影響，信號就能正常傳輸。

所以在OE端口掛電容能保證上電期間傳輸口確定的高阻態(tài)，故障因此得以消除。

為了簡(jiǎn)化用戶(hù)系統的設計分析，下面通過(guò)一個(gè)流程圖來(lái)梳理TXB0104的I/O口各個(gè)狀態(tài)對應系統的應用可能，避免類(lèi)似的不定態(tài)傳輸導致信號判斷失誤。

圖9.I/O端口狀態(tài)流程圖